Nhà khoa học phát hiện tổ tiên chung của tất cả các hình thái sống phức tạp.

Trong thần thoại Bắc Âu, Asgard là một trong Cửu giới, nơi sinh sống của các vị thần, nữ thần Aesir và tất cả các loại sinh vật thần thoại. Nhưng theo một nghiên cứu mới thú vị, chó, đại bàng, sao biển, giun, cúc tây, con người và hầu hết các dạng sống phức tạp, nói cách khác, là người Asgardian. Di chuyển đi, Thor!

Dẫn đầu bởi Thijs Ettema của Đại học Wageningen ở Hà Lan, các nhà nghiên cứu đã phân tích bộ gen của hàng trăm vi khuẩn cổ. Bằng cách quay ngược đồng hồ phân tử, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tất cả sinh vật nhân chuẩn – nghĩa là bất kỳ sinh vật nào có nhân được xác định rõ, bao gồm tất cả động vật có vú, chim, thực vật, v.v.

Tất cả chúng ta đều là người Asgardia

Asgard archaea, còn được gọi là Asgard superphylum, là một nhóm vi sinh vật cổ đại xuất hiện lần đầu tiên cách đây hai tỷ năm. Vi khuẩn cổ Asgard được phát hiện tương đối gần đây và tầm quan trọng của chúng nằm ở khả năng cung cấp cái nhìn sâu sắc về quá trình tiến hóa ban đầu của các tế bào nhân chuẩn.

Vào năm 2010, các nhà nghiên cứu đã phân tích các mẫu trầm tích từ lõi trọng lực được khai thác tại sườn núi Knipovich của Bắc Băng Dương, gần khu vực lỗ thông hơi thủy nhiệt của Lâu đài Loki. Một số lớp trầm tích, được xác định trước đây do sự phong phú của các dòng lưu trữ mới, đã trải qua quá trình phân tích metagenomic.

Vào năm 2015, các nhà nghiên cứu tại Đại học Uppsala đã thực hiện phân tích metagenome của các lớp trầm tích, phát hiện ra một ngành mới được gọi là Lokiarchaeota. Ngành này được đặt theo tên của vị thần Bắc Âu có khả năng thay đổi hình dạng, Loki, liên quan đến phức hợp các miệng phun thủy nhiệt, nơi bắt nguồn của các mẫu bộ gen ban đầu.

Vào năm 2016, các nhà nghiên cứu từ Đại học Texas đã phát hiện ra một nhóm vi khuẩn cổ khác có tên là Thorarchaeota, thu được từ các mẫu thu được từ sông White Oak ở Bắc Carolina. Quy ước đặt tên này được lấy cảm hứng từ vị thần Bắc Âu Thor.

Những nỗ lực lấy mẫu tiếp theo tại nhiều địa điểm khác nhau, chẳng hạn như Lâu đài Loki, Công viên quốc gia Yellowstone, Vịnh Aarhus, tầng chứa nước sông Colorado, Hồ Radiata của New Zealand và một miệng phun thủy nhiệt gần Đảo Taketomi ở Nhật Bản, cho thấy sự tồn tại của các nhóm bổ sung có tên Odinarchaeota (sau Odin) và Heimdallarchaeota (sau Heimdallr).

Để bao gồm nhóm vi khuẩn đa dạng này, các nhà khoa học đã đặt ra thuật ngữ “Asgard” cho siêu ngành.

Giải mã bộ gen cổ đại

Các nhà khoa học đã phát hiện ra những sinh vật bí ẩn này trong trầm tích biển sâu và suối nước nóng trên khắp thế giới, nhưng chỉ một số lượng hạn chế các chủng được nuôi cấy thành công trong môi trường phòng thí nghiệm. Vi khuẩn Asgard rất kén chọn. Chúng không thể được ly tâm, khuấy, tiếp xúc với oxy, cách ly khỏi các vi khuẩn khác hoặc vội vã phát triển nhanh hơn tốc độ băng giá.

Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu tin rằng vẫn nên làm việc với những vi khuẩn cứng đầu này. Không có dấu vết hóa thạch nào của sinh vật nhân chuẩn hơn hai tỷ năm tuổi, đó là lý do tại sao các nhà sinh vật học tiến hóa tin tưởng mạnh mẽ rằng vi khuẩn cổ Asgard có thể có trước chúng. Mọi sinh vật khác được tạo ra từ các tế bào nhân chuẩn có thể chỉ là một nhánh của nhóm Asgard.

Để hiểu rõ hơn về bản thiết kế di truyền của chúng, nhóm của Thijs đã trích xuất vật liệu di truyền từ môi trường và lắp ráp cẩn thận bộ gen của chúng. Dữ liệu này sau đó được so sánh và đối chiếu với dữ liệu bộ gen từ các vi khuẩn tương tự có thể được nuôi cấy dễ dàng trong phòng thí nghiệm.

Bằng cách này, họ có thể đưa ra kết luận về quá trình trao đổi chất và các đặc điểm khác của người Asgard. Nó giống như một cỗ máy thời gian mà các nhà khoa học có thể sử dụng để tái tạo lại quá khứ của một số dạng sống sớm nhất từng tồn tại.

Trong vương quốc rộng lớn của Asgard archaea, các nhà khoa học đã phát hiện ra những vi khuẩn gần nhất với tất cả các dạng sống phức tạp — một trật tự mới được mô tả có tên là Hodarchaealeshay gọi tắt là Hods.

Dữ liệu gen cho thấy tổ tiên chung của tất cả Asgard hiện đại phát triển mạnh trong môi trường nóng, sử dụng CO2 và hóa chất để duy trì. Trong khi đó, Hods, có họ hàng gần với sinh vật nhân chuẩn, thể hiện sự tương đồng về trao đổi chất với các sinh vật phức tạp như chúng ta. Chúng thể hiện sự ưa thích môi trường mát mẻ hơn và dựa vào việc sử dụng carbon để sinh tồn.

“Vậy, sự kiện nào đã khiến vi khuẩn tiến hóa thành sinh vật nhân chuẩn?” Brett Baker, phó giáo sư sinh học tích hợp và khoa học biển tại Đại học Texas ở Austin cho biết. “Đó là một câu hỏi lớn. Có tổ tiên chung này là một bước tiến lớn trong việc hiểu nó.”

Nghiên cứu này đánh dấu một cột mốc quan trọng trong nỗ lực tìm hiểu nguồn gốc của tế bào nhân thực. Bằng cách kiểm tra các bản thiết kế phân tử của tổ tiên người Asgardian, các nhà khoa học đang thu được cái nhìn sâu sắc chưa từng có về các quá trình phức tạp tạo tiền đề cho sự tiến hóa của các dạng sống phức tạp.

Những phát hiện xuất hiện trên tạp chí thiên nhiên.